专利名称：图形形成方法
技术领域：
本发明涉及一种在半导体装置的制造工艺等中使用的图形形成方法。
背景技术：
伴随着半导体集成电路的大集成化以及半导体元件的小型化，正需要加速光刻技术的研发。目前，通过水银灯、KrF准分子激光或ArF准分子激光等用作曝光光的光刻来进行图形形成，同时也在对更短波长的F2激光的使用进行研究，不过有关曝光装置以及抗蚀剂材料的课题尚还残留许多，所以使用更短波长的曝光光的光刻的实用化时间还早。
根据这种情况，最近为了使用以往的曝光光而进一步进行图形的微细化，提出浸渍光刻法(immersion lithography)法(参照非专利文献1。)。
根据该浸渍光刻法法，曝光装置内的投影透镜和晶片上的抗蚀膜之间的区域被折射率为n(其中，n＞1)的液体充满，所以曝光装置的NA(数值孔径)的值成为折射率n和数值孔径NA的积(n·NA)，因此抗蚀膜的图形的清晰度提高。
下面，参照图12(a)～图12(d)，对使用以往的浸渍光刻法的图形形成方法进行说明。
首先，准备具有下述组成的正型化学放大型抗蚀剂材料。
聚((降冰片烯-5-亚甲基叔丁酸酯)(50mol％)-(马来酸酐)(50mol％))(基础聚合物)……………………………………………2g三苯基锍三氟甲基磺酸盐(酸生成剂)…………………………0.06g丙二醇一甲基醚醋酸酯(溶剂)…………………………………20g接着，如图12(a)所示，在基板1上涂敷上述的化学放大型抗蚀剂材料，形成厚度为0.35μm的抗蚀膜2。
接着，如图12(b)所示，在抗蚀膜2上配置浸渍溶液(水)3，借助掩膜5将由NA为0.68的ArF准分子激光构成的曝光光4照射在抗蚀膜2上，进行图形曝光。
接着，如图12(c)所示，针对已进行图形曝光的抗蚀膜2，使用加热板在110℃的温度下加热60秒，然后使用2.38wt％的氢氧化四甲基铵显影液(碱性显影液)进行显影，此时，如图12(d)所示，得到由抗蚀膜2的未曝光部分构成的且具有0.09μm的线宽的抗蚀图形2a。
非专利文献1M.Switkes and M.Rothschild，“Immersion lithography at157nm”，J.Vac.Sci.Technol.，B19，2353(2001)不过，如图12(d)所示，通过使用了以往的浸渍光刻法的图形形成方法而得到的抗蚀图形2a的图形形状不佳。
本发明人等研究由浸渍光刻法得到的抗蚀图形的形状不佳的原因，结果发现作为配置在抗蚀膜2上的浸液曝光用液体的浸渍溶液3，相对抗蚀膜2的附着性(润湿性)较差。具体地说，可以举例为，配置在抗蚀膜2上的浸渍溶液3没有在该抗蚀膜2上均匀扩散，而是成为易形成液滴状态。为此，难以将浸渍溶液3在其液体量没有偏差的情况下配置在抗蚀膜2的曝光区域上。即，确认了不能以浸渍溶液3充分地覆盖抗蚀膜2的必要曝光区域。
当使用这种形状不佳的抗蚀图形对被处理膜进行蚀刻时，得到的图形形状也不佳，所以在半导体装置的制造工序中出现生产率和有效使用率降低的问题。
发明内容
鉴于上述，本发明的目的在于改善通过浸渍光刻法而得到的抗蚀图形的形状。
本发明人等为了改善配置在抗蚀膜上的浸渍溶液相对于抗蚀膜的附着性，进行了各种研究，结果发现在进行图形曝光之前，将抗蚀膜的表面暴露于含有酸性溶液、表面活性剂或环糊精等具有亲水基的化合物的溶液中而进行的表面处理是有效的。具体地说，在曝光之前，通过向抗蚀膜表面提供含有具有亲水基的化合物的液体，使抗蚀膜表面的疏水性降低，即对其改性以使浸液用液体的羟基和抗蚀膜表面容易相互作用。其结果发现，配置在被改性的抗蚀膜上的浸渍溶液能够充分覆盖曝光区域。即，通过向抗蚀膜表面提供具有亲水基的化合物，以使亲水基在抗蚀膜表面上配位。为此，抗蚀膜暂时显示亲水性，一般是通过和含有较多羟基的浸渍溶液之间的离子相互作用而改善亲合性。其结果是，能够防止浸渍溶液在抗蚀膜表面上弹开而难以均匀扩散的状态。
而且，本发明人等证实，不仅通过亲水性溶液对抗蚀膜的表面处理，还向抗蚀膜中添加具有亲水基的化合物，由此通过具有亲水基的化合物的一部分在抗蚀膜表面配位，抗蚀膜表面的亲水性得到改善。
本发明正是根据上述发现而完成的发明，通过将抗蚀膜表面暴露于含有具有亲水基的化合物的溶液中，或者将该化合物添加至抗蚀膜或浸渍溶液中，改善配置在抗蚀膜上的浸渍溶液对抗蚀膜的附着性，具体地可以通过下面的方法来实现。
本发明的第1图形形成方法的特征在于，具备在基板上形成抗蚀膜的工序、将抗蚀膜暴露于含有具有亲水基的化合物的溶液中的工序、在该溶液中暴露的抗蚀膜上以配置浸渍溶液的状态下对抗蚀膜进行选择性照射曝光光而进行图形曝光的工序、对已进行图形曝光的抗蚀膜进行显影而由抗蚀膜形成抗蚀图形的工序。
根据第1图形形成方法，在进行使用了浸渍溶液的图形曝光之前，将抗蚀膜暴露于含有具有亲水基的化合物的溶液中，所以抗蚀膜表面在具有亲水基的化合物作用下提高亲水性，所以配置在抗蚀膜上的浸渍溶液在曝光时相对抗蚀膜的附着性得到改善。为此，配置在抗蚀膜上的浸渍溶液充分覆盖需要的曝光区域，所以曝光光确实可靠地透过浸渍溶液，其结果是防止异常曝光，使通过浸渍光刻法得到的抗蚀图形的形状变好。
本发明的第2图形形成方法的特征在于，具备在基板上形成含有具有亲水基的化合物的抗蚀膜的工序、在将浸渍溶液配置于抗蚀膜上的状态下对抗蚀膜进行选择性照射曝光光而进行图形曝光的工序、对已进行图形曝光的抗蚀膜进行显影而从抗蚀膜形成抗蚀图形的工序。
根据第2图形形成方法，因为抗蚀膜中含有具有亲水基的化合物，所以当在该抗蚀膜上配置浸渍溶液时，具有亲水基的化合物的一部分在抗蚀膜的表面上配位而提高抗蚀膜表面的亲水性，所以改善浸渍溶液对抗蚀膜的附着性。为此，配置在抗蚀膜上的浸渍溶液充分覆盖需要的曝光区域，所以曝光光确实可靠地透过浸渍溶液，其结果是防止异常曝光，由浸渍光刻法得到的抗蚀图形的形状变好。
第2图形形成方法优选在形成抗蚀膜的工序和进行图形曝光的工序之间，进一步具备将抗蚀膜暴露于含有具有亲水基的化合物的溶液中的工序。如此，进一步提高抗蚀膜表面的亲水性，所以进一步改善浸渍溶液相对抗蚀膜的附着性。
在第1或第2图形形成方法中，具有亲水基的化合物优选酸性化合物、表面活性剂或环糊精。这里，众所周知，环糊精是环状低聚糖且其周围有多个羟基(-OH)。
另外，表面活性剂优选阳离子类表面活性剂或非离子类表面活性剂。
在第1或第2图形形成方法中，浸渍溶液优选水。
在第1或第2图形形成方法中，在将抗蚀膜暴露于含有具有亲水基的化合物的溶液的工序中，能够使用刮板(puddle)法、浸渍法或喷雾法。
还有，酸性氧化物或表面活性剂的浓度在10-4wt％以上且在10-2wt％以下比较合适，但不限于该范围。
另外，环糊精的浓度在10-3wt％以上且在1wt％以下比较合适，但不限于该范围。
本发明的第3图形形成方法的特征在于，具备在基板上形成抗蚀膜的工序、在将含有环糊精的浸渍溶液配置于抗蚀膜上的状态下对抗蚀膜进行选择性照射曝光光而进行图形曝光的工序、对已进行图形曝光的抗蚀膜进行显影而从抗蚀膜形成抗蚀图形的工序。
根据第3图形形成方法，向配置于抗蚀膜上的浸渍溶液中添加环糊精，所以通过环糊精的亲水基提高抗蚀膜表面的亲水性，所以改善浸渍溶液对抗蚀膜的附着性。为此，配置在抗蚀膜上的浸渍溶液充分覆盖需要的曝光区域，所以曝光光确实可靠地透过浸渍溶液，其结果是防止异常曝光，使通过浸渍光刻法得到的抗蚀图形的形状变好。
通过本发明的图形形成方法，因为改善配置在抗蚀膜上的浸渍溶液相对抗蚀膜的附着性(润湿性)，所以能够得到具有良好形状的抗蚀图形。
图1(a)～(c)是表示本发明的第1实施方式的图形形成方法的各工序的剖面图。
图2(a)以及(b)是表示本发明的第1实施方式的图形形成方法的各工序的剖面图。
图3(a)以及(b)是表示抗蚀膜和浸渍溶液的附着性，(a)是表示附着性较低时的剖面图，(b)是表示附着性较高时的剖面图。
图4(a)～(c)是表示本发明的第2实施方式的图形形成方法的各工序的剖面图。
图5(a)以及(b)是表示本发明的第2实施方式的图形形成方法的各工序的剖面图。
图6(a)～(c)是表示本发明的第3实施方式的图形形成方法的各工序的剖面图。
图7(a)以及(b)是表示本发明的第3实施方式的图形形成方法的各工序的剖面图。
图8(a)～(d)是表示本发明的第4实施方式的图形形成方法的各工序的剖面图。
图9(a)～(d)是表示本发明的第5实施方式的图形形成方法的各工序的剖面图。
图10(a)～(d)是表示本发明的第6实施方式的图形形成方法的各工序的剖面图。
图11(a)～(d)是表示本发明的第7实施方式的图形形成方法的各工序的剖面图。
图12(a)～(d)是表示以往的图形形成方法的各工序的剖面图。
图中101-基板，102-抗蚀膜，102a-抗蚀图形，102A-抗蚀膜，102B-抗蚀膜，103-含有醋酸的水溶液，104-浸渍溶液，105-曝光光，106-掩膜，201-基板，202-抗蚀膜，202a-抗蚀图形，203-含有表面活性剂的水溶液，204-浸渍溶液，205-曝光光，206-掩膜，301-基板，302-抗蚀膜，302a-抗蚀图形，303-含有环糊精的水溶液，304-浸渍溶液，305-曝光光，306-掩膜，401-基板，402-含有醋酸的抗蚀膜，402a-抗蚀图形，404-浸渍溶液，405-曝光光，406-掩膜，501-基板，502-含有表面活性剂的抗蚀膜，502a-抗蚀图形，504-浸渍溶液，505-曝光光，506-掩膜，601-基板，602-含有环糊精的抗蚀膜，602a-抗蚀图形，604-浸渍溶液，605-曝光光，606-掩膜，701-基板，702-抗蚀膜，702a-抗蚀图形，704-含有环糊精的浸渍溶液，705-曝光光，706-掩膜。
具体实施例方式
(第1实施方式)参照图1(a)～图1(c)、图2(a)和图2(b)，对本发明的第1实施方式的图形形成方法进行说明。
首先，准备具有下述组成的正型化学放大型抗蚀剂材料。
聚((降冰片烯-5-亚甲基叔丁酸酯)(50mol％)-(马来酸酐)(50mol％))(基础聚合物)………………………………………………2g三苯基锍三氟甲基磺酸盐(酸生成剂)……………………………0.06g丙二醇一甲基醚醋酸酯(溶剂)……………………………………20g接着，如图1(a)所示，在基板101上涂敷上述的化学放大型抗蚀剂材料，形成厚度为0.35μm的抗蚀膜102。
接着，如图1(b)所示，如使用刮板(溶液溢满)法，通过将抗蚀膜102的表面暴露于浓度约为3×10-3wt％的醋酸水溶液103中15秒，进行提高该抗蚀膜102表面的亲水性的表面改性处理。
接着，如图1(c)所示，在抗蚀膜102和投影透镜106之间配置由水构成的浸渍溶液104，借助掩膜对抗蚀膜102照射由NA为0.68的ArF准分子激光构成的曝光光105，进行图形曝光。
接着，如图2(a)所示，使用加热板在110℃的温度下，对已进行图形曝光的抗蚀膜102加热60秒，然后使用2.38wt％的氢氧化四甲基铵显影液(碱性显影液)进行显影，此时，如图2(b)所示，得到由抗蚀膜102的未曝光部构成的且具有0.09μm线宽的抗蚀图形102a。
由此，根据第1实施方式的图形形成方法，在进行图形曝光之前，将抗蚀膜102的表面暴露于具有亲水基羧基(-COOH)的醋酸水溶液103中，因此在羧基作用下提高抗蚀膜102表面的亲水性，所以在图形曝光时，配置于抗蚀膜102上的浸渍溶液104相对抗蚀膜102的附着性得到改善。为此，配置在该抗蚀膜102上的浸渍溶液104能够充分覆盖需要的曝光区域，所以曝光光105确实可靠地透过浸渍溶液104，其结果是通过浸渍光刻法，能够从抗蚀膜102得到具有良好形状的抗蚀图形102a。
其中，添加到水溶液103中的酸性化合物不限于醋酸，能够使用三氟甲基磺酸盐、九氟丁基磺酸或全氟辛基磺酸等。
不过，图3(a)表示在相对于浸渍溶液104的亲合力相对较小的第1抗蚀膜102A上的浸渍溶液104与第1抗蚀膜102A的接触角θ1，图3(b)表示在相对于浸渍溶液104的亲合力大于第1抗蚀膜102A的第2抗蚀膜102B上的浸渍溶液104与第2抗蚀膜102B的接触角θ2。这里，接触角θ是指抗蚀膜表面和液面在交界处的夹角。
如图3(a)和图3(b)所示，当浸渍溶液104和第2抗蚀膜102B之间的亲合力增大时，浸渍溶液和抗蚀膜表面的接触角θ增大(θ2＞＞θ1)。由此，也能够通过接触角θ的大小差异来表示浸渍溶液和抗蚀膜之间的亲合力大小。
(第2实施方式)参照图4(a)～图4(c)、图5(a)和图5(b)，对本发明的第2实施方式的图形形成方法进行说明。
首先，准备具有下述组成的正型化学放大型抗蚀剂材料。
聚((降冰片烯-5-亚甲基叔丁酸酯)(50mol％)-(马来酸酐)(50mol％))(基础聚合物)………………………………………………2g三苯基锍三氟甲基磺酸盐(酸生成剂)……………………………0.06g丙二醇一甲基醚醋酸酯(溶剂)……………………………………20g接着，如图4(a)所示，在基板201上涂敷上述的化学放大型抗蚀剂材料，形成厚度为0.35μm的抗蚀膜202。
接着，如图4(b)所示，如使用刮板(溶液溢满)法，通过将抗蚀膜202的表面暴露于浓度约为7×10-3wt％的作为表面活性剂的氯化苄基甲基铵水溶液203中30秒，进行提高该抗蚀膜202表面的亲水性的表面改性处理。
接着，如图4(c)所示，在抗蚀膜202和投影透镜206之间配置由水构成的浸渍溶液204，借助掩膜对抗蚀膜202照射由NA为0.68的ArF准分子激光构成的曝光光205，进行图形曝光。
接着，如图5(a)所示，使用加热板在110℃的温度下，对已进行图形曝光的抗蚀膜202加热60秒，然后使用2.38wt％的氢氧化四甲基铵显影液(碱性显影液)进行显影，此时，如图5(b)所示，得到由抗蚀膜202的未曝光部构成的且具有0.09μm线宽的抗蚀图形202a。
由此，根据第2实施方式的图形形成方法，在进行图形曝光之前，将抗蚀膜202的表面暴露于作为表面活性剂的氯化苄基甲基铵水溶液203中，因此在表面活性剂的亲水基作用下抗蚀膜202表面的亲水性得到提高，所以在图形曝光时，配置于抗蚀膜202上的浸渍溶液204相对抗蚀膜202的附着性得到改善。为此，配置在该抗蚀膜202上的浸渍溶液204能够充分覆盖需要的曝光区域，所以曝光光205确实可靠地透过浸渍溶液204，其结果是通过浸渍光刻法，能够从抗蚀膜202得到具有良好形状的抗蚀图形202a。
其中，添加到水溶液203中的表面活性剂，除了作为阳离子类表面活性剂的氯化苄基甲基铵之外，还能够使用非离子类表面活性剂。
作为阳离子类表面活性剂，除了氯化苄基甲基铵之外，能够使用氯化十六烷基甲基铵、氯化硬脂基甲基铵、氯化十六烷基三甲基铵、氯化硬脂基三甲基铵、氯化二硬脂基二甲基铵、氯化硬脂基二甲基苄铵、氯化十二烷基甲基铵、氯化十二烷基三甲基铵、氯化苄基三甲基铵或氯化苄烷铵等。
另外，作为非离子类表面活性剂，能够使用壬基苯酚乙氧基化物、辛基苯基聚氧乙烯醚、月桂基聚氧乙烯醚、十六烷基聚氧乙烯醚、蔗糖脂肪酸酯、聚氧乙烯羊毛脂脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚乙二醇单脂肪酸酯、脂肪酸单乙醇酰胺、脂肪酸二乙醇酰胺或脂肪酸三乙醇酰胺等。
(第3实施方式)参照图6(a)～图6(c)、图7(a)和图7(b)，对本发明的第3实施方式的图形形成方法进行说明。
首先，准备具有下述组成的正型化学放大型抗蚀剂材料。
聚((降冰片烯-5-亚甲基叔丁酸酯)(50mol％)-(马来酸酐)(50mol％))(基础聚合物)………………………………………………2g三苯基锍三氟甲基磺酸盐(酸生成剂)……………………………0.06g丙二醇一甲基醚醋酸酯(溶剂)……………………………………20g接着，如图6(a)所示，在基板301上涂敷上述的化学放大型抗蚀剂材料，形成厚度为0.35μm的抗蚀膜302。
接着，如图6(b)所示，如使用刮板(溶液溢满)法，通过将抗蚀膜302的表面暴露于浓度约为5×10-3wt％的α-环糊精水溶液303中25秒，进行提高该抗蚀膜302表面的亲水性的表面改性处理。
接着，如图6(c)所示，在抗蚀膜302和投影透镜306之间配置由水构成的浸渍溶液304，借助掩膜对抗蚀膜302照射由NA为0.68的ArF准分子激光构成的曝光光305，进行图形曝光。
接着，如图7(a)所示，使用加热板在110℃的温度下，对已进行图形曝光的抗蚀膜302加热60秒，然后使用2.38wt％的氢氧化四甲基铵显影液(碱性显影液)进行显影，此时，如图7(b)所示，得到由抗蚀膜302的未曝光部构成的且具有0.09μm线宽的抗蚀图形302a。
由此，根据第3实施方式的图形形成方法，在进行图形曝光之前，将抗蚀膜302的表面暴露于具有羟基(-OH)的环糊精水溶液303中，因此在环糊精的羟基作用下抗蚀膜302表面的亲水性得到提高，所以在图形曝光时，配置于抗蚀膜302上的浸渍溶液304相对抗蚀膜302的附着性得到改善。为此，配置在该抗蚀膜302上的浸渍溶液304能够充分覆盖需要的曝光区域，所以曝光光305确实可靠地透过浸渍溶液304，其结果是通过浸渍光刻法，能够从抗蚀膜302得到具有良好形状的抗蚀图形302a。
其中，添加到水溶液303中的环糊精，不只限于α-环糊精，还能够使用β-环糊精、γ-环糊精或δ环糊精等。
(第4实施方式)参照图8(a)～图8(d)，对本发明的第4实施方式的图形形成方法进行说明。
首先，准备具有下述组成的正型化学放大型抗蚀剂材料。
聚((降冰片烯-5-亚甲基叔丁酸酯)(50mol％)-(马来酸酐)(50mol％))(基础聚合物)………………………………………………2g三苯基锍三氟甲基磺酸盐(酸生成剂)……………………………0.06g醋酸(酸性化合物)…………………………………………………0.05g丙二醇一甲基醚醋酸酯(溶剂)……………………………………20g接着，如图8(a)所示，在基板401上涂敷上述的化学放大型抗蚀剂材料，形成厚度为0.35μm的抗蚀膜402。
接着，如图8(b)所示，在抗蚀膜402和投影透镜406之间配置由水构成的浸渍溶液404，借助掩膜对抗蚀膜402照射由NA为0.68的ArF准分子激光构成的曝光光405，进行图形曝光。
接着，如图8(c)所示，使用加热板在110℃的温度下，对已进行图形曝光的抗蚀膜402加热60秒，然后使用2.38wt％的氢氧化四甲基铵显影液(碱性显影液)进行显影，此时，如图8(d)所示，得到由抗蚀膜402的未曝光部构成的且具有0.09μm线宽的抗蚀图形402a。
由此，根据第4实施方式的图形形成方法，因为向抗蚀膜402中添加醋酸，因此在添加的醋酸的羧基作用下，抗蚀膜402表面的亲水性得到提高，所以在图形曝光时，配置于抗蚀膜402上的浸渍溶液404相对抗蚀膜402的附着性得到改善。为此，配置在该抗蚀膜402上的浸渍溶液404能够充分覆盖需要的曝光区域，所以曝光光405确实可靠地透过浸渍溶液404，其结果是通过浸渍光刻法，能够从抗蚀膜402得到具有良好形状的抗蚀图形402a。
其中，添加到抗蚀膜402中的酸性化合物，不只限于醋酸，还能够使用三氟甲基磺酸、九氟丁基磺酸或全氟辛基磺酸等。
(第5实施方式)参照图9(a)～图9(d)，对本发明的第5实施方式的图形形成方法进行说明。
首先，准备具有下述组成的正型化学放大型抗蚀剂材料。
聚((降冰片烯-5-亚甲基叔丁酸酯)(50mol％)-(马来酸酐)(50mol％))(基础聚合物)……………………………………………2g三苯基锍三氟甲基磺酸盐(酸生成剂)…………………………0.06g辛基苯基聚氧乙烯醚(表面活性剂)……………………………0.07g
丙二醇一甲基醚醋酸酯(溶剂)……………………………………20g接着，如图9(a)所示，在基板501上涂敷上述的化学放大型抗蚀剂材料，形成厚度为0.35μm的抗蚀膜502。
接着，如图9(b)所示，在抗蚀膜502和投影透镜506之间配置由水构成的浸渍溶液504，借助掩膜对抗蚀膜502照射由NA为0.68的ArF准分子激光构成的曝光光505，进行图形曝光。
接着，如图9(c)所示，使用加热板在110℃的温度下，对已进行图形曝光的抗蚀膜502加热60秒，然后使用2.38wt％的氢氧化四甲基铵显影液(碱性显影液)进行显影，此时，如图9(d)所示，得到由抗蚀膜502的未曝光部构成的且具有0.09μm线宽的抗蚀图形502a。
由此，根据第5实施方式的图形形成方法，因为向抗蚀膜502中添加作为非离子类表面活性剂的辛基苯基聚氧乙烯醚，因此在添加的表面活性剂的亲水基作用下，抗蚀膜502表面的亲水性得到提高，所以在图形曝光时，配置于抗蚀膜502上的浸渍溶液504相对抗蚀膜502的附着性得到改善。为此，配置在该抗蚀膜502上的浸渍溶液504能够充分覆盖需要的曝光区域，所以曝光光505确实可靠地透过浸渍溶液504，其结果是通过浸渍光刻法，能够从抗蚀膜502得到具有良好形状的抗蚀图形502a。
其中，添加到抗蚀膜502中的表面活性剂，不只限于辛基苯基聚氧乙烯醚，还能够使用第2实施方式中说明的阳离子类表面活性剂或非离子类表面活性剂。
(第6实施方式)参照图10(a)～图10(d)，对本发明的第6实施方式的图形形成方法进行说明。
首先，准备具有下述组成的正型化学放大型抗蚀剂材料。
聚((降冰片烯-5-亚甲基叔丁酸酯)(50mol％)-(马来酸酐)(50mol％))(基础聚合物)………………………………………………2g三苯基锍三氟甲基磺酸盐(酸生成剂)……………………………0.06gβ-环糊精(具有亲水基的化合物) ………………………………0.05g丙二醇一甲基醚醋酸酯(溶剂)……………………………………20g接着，如图10(a)所示，在基板601上涂敷上述的化学放大型抗蚀剂材料，形成厚度为0.35μm的抗蚀膜602。
接着，如图10(b)所示，在抗蚀膜602和投影透镜606之间配置由水构成的浸渍溶液604，借助掩膜对抗蚀膜602照射由NA为0.68的ArF准分子激光构成的曝光光605，进行图形曝光。
接着，如图10(c)所示，使用加热板在110℃的温度下，对已进行图形曝光的抗蚀膜602加热60秒，然后使用2.38wt％的氢氧化四甲基铵显影液(碱性显影液)进行显影，此时，如图10(d)所示，得到由抗蚀膜602的未曝光部构成的且具有0.09μm线宽的抗蚀图形602a。
由此，根据第6实施方式的图形形成方法，因为向抗蚀膜602中添加具有羟基的环糊精，因此在添加的环糊精的羟基作用下，抗蚀膜602表面的亲水性得到提高，所以在图形曝光时，配置于抗蚀膜602上的浸渍溶液604相对抗蚀膜602的附着性得到改善。为此，配置在该抗蚀膜602上的浸渍溶液604能够充分覆盖需要的曝光区域，所以曝光光605确实可靠地透过浸渍溶液604，其结果是通过浸渍光刻法，能够从抗蚀膜602得到具有良好形状的抗蚀图形602a。
其中，添加到抗蚀膜602中的环糊精，不只限于β-环糊精，还能够使用α-环糊精、γ-环糊精或δ环糊精等。
另外，在第4～第6实施方式中，除了是向抗蚀剂材料中添加含有亲水基的化合物之外，还可以附加以下工序在进行图形曝光之前，将成膜的抗蚀膜表面暴露在含有具有亲水基的化合物的水溶液中，即含有酸性化合物、表面活性剂或环糊精的水溶液中，由此进行使抗蚀膜表面和浸渍溶液的亲水性进一步得到提高的表面改性处理。
(第7实施方式)参照图11(a)～图11(d)，对本发明的第7实施方式的图形形成方法进行说明。
首先，准备具有下述组成的正型化学放大型抗蚀剂材料。
聚((降冰片烯-5-亚甲基叔丁酸酯)(50mol％)-(马来酸酐)(50mol％))(基础聚合物)………………………………………………2g三苯基锍三氟甲基磺酸盐(酸生成剂)……………………………0.06g丙二醇一甲基醚醋酸酯(溶剂)……………………………………20g
接着，如图11(a)所示，在基板701上涂敷上述的化学放大型抗蚀剂材料，形成厚度为0.35μm的抗蚀膜702。
接着，如图11(b)所示，在抗蚀膜702和投影透镜706之间，配置由含有浓度约为3×10-2wt％的γ-环糊精的水溶液构成的浸渍溶液704，借助掩膜对抗蚀膜702照射由NA为0.68的ArF准分子激光构成的曝光光705，进行图形曝光。
接着，如图11(c)所示，使用加热板在110℃的温度下，对已进行图形曝光的抗蚀膜702加热60秒，然后使用2.38wt％的氢氧化四甲基铵显影液(碱性显影液)进行显影，此时，如图11(d)所示，得到由抗蚀膜702的未曝光部构成的且具有0.09μm线宽的抗蚀图形702a。
由此，根据第7实施方式的图形形成方法，因为向浸渍溶液704中添加具有羟基的环糊精，因此添加的环糊精在抗蚀膜702的表面上配位，在其羟基的作用下，抗蚀膜702表面的亲水性得到提高，所以在图形曝光时，配置于抗蚀膜702上的浸渍溶液704相对抗蚀膜702的附着性得到改善。为此，配置在该抗蚀膜702上的浸渍溶液704能够充分覆盖需要的曝光区域，所以曝光光705确实可靠地透过浸渍溶液704，其结果是通过浸渍光刻法，能够从抗蚀膜702得到具有良好形状的抗蚀图形702a。
其中，添加到浸渍溶液704中的环糊精，不只限于γ-环糊精，还能够使用α-环糊精、β-环糊精或δ环糊精等。
另外，在第7实施方式中，除了是向浸渍溶液704中添加环糊精的之外，还可以附加以下工序在进行图形曝光之前，将成膜的抗蚀膜表面暴露在含有具有亲水基的化合物的水溶液中，即含有酸性化合物、表面活性剂或环糊精的水溶液中，或者向抗蚀剂材料中添加这些具有亲水基的化合物，由此抗蚀膜表面和浸渍溶液的亲水性进一步得到提高。
相反地，在第1～第6的实施方式中，也可以向浸渍溶液中添加具有亲水基的化合物。
其中，关于将含有具有亲水基的化合物的水溶液配置在抗蚀膜表面的方法，并不限于刮板法，还能够使用浸渍法或喷雾法。
另外，在抗蚀剂材料中使用正型化学放大型抗蚀剂，不过不限于化学放大型抗蚀剂。另外，也有可能使用负型抗蚀剂。
另外，用于图形曝光的曝光光，除了使用ArF准分子激光之外，还能够使用KrF准分子激光、F2激光光、KrAr激光光或Ar2激光光。
本发明的图形形成方法能够改善配置在抗蚀膜上的浸渍溶液相对抗蚀膜的附着性而防止异常曝光，所以其效果是可以得到具有良好形状的抗蚀图形，作为半导体装置的制造工艺中所使用的图形形成方法等，是有用的。
权利要求
1.一种图形形成方法，其特征在于，具备在基板上形成抗蚀膜的工序，将所述抗蚀膜暴露于含有具有亲水基的化合物的溶液中的工序，在所述抗蚀膜暴露于所述溶液之后将浸渍溶液配置在所述抗蚀膜上的状态下、对所述抗蚀膜进行选择性照射曝光光而进行图形曝光的工序，和对已进行图形曝光后的所述抗蚀膜进行显影的工序。
2.根据权利要求1所述的图形形成方法，其特征在于，所述含有亲水基的化合物是酸性化合物、表面活性剂或环糊精。
3.根据权利要求2所述的图形形成方法，其特征在于，所述表面活性剂是阳离子类表面活性剂或非离子类表面活性剂。
4.根据权利要求3所述的图形形成方法，其特征在于，所述阳离子类表面活性剂是氯化十六烷基甲基铵、氯化硬脂基甲基铵、氯化十六烷基三甲铵、氯化硬脂基三甲基铵、氯化二硬脂基二甲基铵、氯化硬脂基二甲基苄铵、氯化十二烷基甲基铵、氯化十二烷基三甲基铵、氯化苄基甲基铵、氯化苄基三甲基铵或氯化苄烷铵等。
5.根据权利要求3所述的图形形成方法，其特征在于，所述非离子类表面活性剂是壬基苯酚乙氧基化物、辛基苯基聚氧乙烯醚、月桂基聚氧乙烯醚、十六烷基聚氧乙烯醚、蔗糖脂肪酸酯、聚氧乙烯羊毛脂脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚乙二醇单脂肪酸酯、脂肪酸单乙醇酰胺、脂肪酸二乙醇酰胺或脂肪酸三乙醇酰胺等。
6.根据权利要求1所述的图形形成方法，其特征在于，所述浸渍溶液是水。
7.根据权利要求1所述的图形形成方法，其特征在于，利用刮板法、浸渍法或喷雾法进行在所述含有具有亲水基的化合物的溶液中暴露所述抗蚀膜的工序。
8.根据权利要求1所述的图形形成方法，其特征在于，所述曝光光是KrF准分子激光、ArF准分子激光、F2激光、ArKr激光或Ar2激光。
9.一种图形形成方法，其特征在于，具备在基板上形成含有具有亲水基的化合物的抗蚀膜的工序，在将浸渍溶液配置于所述抗蚀膜上的状态下、对所述抗蚀膜进行选择性照射曝光光而进行图形曝光的工序，和对已进行图形曝光的所述抗蚀膜进行显影的工序。
10.根据权利要求9所述的图形形成方法，其特征在于，进一步具备在形成抗蚀膜的工序和进行图形曝光的工序之间的、并将所述抗蚀膜暴露于含有具有亲水基的化合物的溶液的工序。
11.根据权利要求9所述的图形形成方法，其特征在于，所述含有亲水基的化合物是酸性化合物、表面活性剂或环糊精。
12.根据权利要求11所述的图形形成方法，其特征在于，所述表面活性剂是阳离子类表面活性剂或非离子类表面活性剂。
13.根据权利要求12所述的图形形成方法，其特征在于，所述阳离子类表面活性剂是氯化十六烷基甲基铵、氯化硬脂基甲基铵、氯化十六烷基三甲铵、氯化硬脂基三甲基铵、氯化二硬脂基二甲基铵、氯化硬脂基二甲基苄铵、氯化十二烷基甲基铵、氯化十二烷基三甲基铵、氯化苄基甲基铵、氯化苄基三甲基铵或氯化苄烷铵等。
14.根据权利要求12所述的图形形成方法，其特征在于，所述非离子类表面活性剂是壬基苯酚乙氧基化物、辛基苯基聚氧乙烯醚、月桂基聚氧乙烯醚、十六烷基聚氧乙烯醚、蔗糖脂肪酸酯、聚氧乙烯羊毛脂脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚乙二醇单脂肪酸酯、脂肪酸单乙醇酰胺、脂肪酸二乙醇酰胺或脂肪酸三乙醇酰胺等。
15.根据权利要求9所述的图形形成方法，其特征在于，所述浸渍溶液包括水。
16.根据权利要求9所述的图形形成方法，其特征在于，利用刮板法、浸渍法或喷雾法进行在所述含有具有亲水基的化合物的溶液中暴露所述抗蚀膜的工序。
17.根据权利要求9所述的图形形成方法，其特征在于，所述曝光光是KrF准分子激光、ArF准分子激光、F2激光、ArKr激光或Ar2激光。
18.一种图形形成方法，其特征在于，具备在基板上形成抗蚀膜的工序，在将含有环糊精的浸渍溶液配置于所述抗蚀膜上的状态下、对所述抗蚀膜进行选择性照射曝光光而进行图形曝光的工序，和对已进行图形曝光的所述抗蚀膜进行显影的工序。
19.根据权利要求18所述的图形形成方法，其特征在于，所浸渍溶液包括水。
20.根据权利要求18所述的图形形成方法，其特征在于，所述曝光光是KrF准分子激光、ArF准分子激光、F2激光、ArKr激光或Ar2激光。
全文摘要
本发明提供一种使通过浸渍光刻法得到的抗蚀图形具有良好形状的图形形成方法。在基板(101)上形成抗蚀膜(102)，将形成的抗蚀膜(102)的表面暴露于含有具有亲水基的酸性化合物如醋酸的水溶液(103)中。然后，在暴露于水溶液(103)中的抗蚀膜102上配置浸渍溶液(104)，在此状态下，对抗蚀膜(102)进行选择性曝光光(105)照射二进行图形曝光，接着，对已进行图形曝光的抗蚀膜(102)进行显影，从而从抗蚀膜(102)形成抗蚀图形(102a)。
文档编号G03F7/38GK1629734SQ20041010220
公开日2005年6月22日 申请日期2004年12月15日 优先权日2003年12月16日
发明者远藤政孝, 笹子胜 申请人:松下电器产业株式会社